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壓力變送器的電源設(shè)計要點

發(fā)布日期:2017-10-27 17:17

壓力變送器的電源設(shè)計首先要考慮安全性

電源設(shè)備需要提供隔離功能，從而保證電源設(shè)備的安全性，免受來自高壓饋電線的危險，是最基本的也是常常容易被忽視的。電源設(shè)備的這種安全性是由電源變壓器實現(xiàn)的，于是，為了使變壓器能傳送足夠的電力就要求它必須具備相應(yīng)的規(guī)模。

壓力變送器的電源設(shè)計的可靠性

人們常常單純要求電源產(chǎn)品的壽命，其實，影響電源壽命的因素很多，如像平均負載率、振動和周圍的環(huán)境溫度等。其中，環(huán)境溫度很重要，所以排放出由電源內(nèi)部元件所產(chǎn)生的總熱量非常關(guān)鍵。

因為電源設(shè)備制造商并不了解最終用戶的使用條件，所以他們唯一能提供考的壽命性能是電源產(chǎn)品的平均故障間隔時間MIBF(MeanTimeBetweenFailure)；電源的MTBF值，在任何情況下，都是由電源內(nèi)部的電解電容MTBF之值所決定的。當電源設(shè)備里排除掉電容的影響因素時，其計算的MTBF可能為10萬小時或者更長一些。然而，電解電容的典型MTBF之值僅僅是3萬小時。

當評價電源產(chǎn)品的標稱壽命時，電源是否運行在額定的滿負載狀況是評價電源的另一重要考慮因素。如果電源設(shè)備裝有合適的散熱器而且無熱循環(huán)，在低于滿負載的情況下且連續(xù)工作，電源就能有更長的壽命。綜合考慮以上因素，建議選型工程師最好依靠MIL-HKBK-217E方法驗證電源產(chǎn)品的MTBF之值，確保電源在合適的條件下工作，只要做到這一點，也不必再考慮電解電容的短壽命問題。

壓力變送器的電源功率因數(shù)校正

電源的另一個關(guān)鍵性的性能要素是它的功率因素。教科書里定義的功率因數(shù)是加在負載上的電壓和電流波形之間的相角余弦（若電壓波形與電流波形的相角差為φ,則cosφ便是電源的功率因數(shù)）。當加在負載上的電壓和電流波形相位一致時(即相角差φ=0),則功率因數(shù)cosφ=1是理想的情況；當加在負載上的電壓和電流波形相角差為90°時（即φ=90°）,則功率因數(shù)等于零（處于最小值）；通常，電源的功率因數(shù)處于0到1之間，即0≤cosφ≤1，可用百分數(shù)表示。

現(xiàn)有兩種主要的功率因數(shù)校正PFC（PowerFactorCorrection）方法：第一種方法是在輸入端使用簡單的線圈；第二種方法是使用特殊的電子功率因數(shù)校正電路。利用線圈叫作“無源”PFC，利用該方法通常可獲得到0.7～0.8的功率因數(shù)。利用第二種方法（也叫作“有源”PFC）則可產(chǎn)生最少量的高次諧波從而更有效地利用電網(wǎng)提供的電能。有源PFC可產(chǎn)生高于95％的功率因數(shù)，在大型電源里最為有用，因為產(chǎn)生的高次諧波是直接和負載電流成正比的。例如，在10A乃至更高負載電流的24Vdc電源里利用有源PFC方法是最適宜的。

壓力變送器的電源設(shè)計的浪涌保護

電源里內(nèi)置浪涌保護功能已是日益流行的性能。許多電源已使用單獨的浪涌保護器件，以防高電壓波峰沖擊，如雷電沖擊。

某些開關(guān)電源現(xiàn)已提供EN61000-4-4和EN61000-4-5所定義的浪涌保護，這是內(nèi)置的浪涌保護功能（提供高達4kV的浪涌保護），由于不需要外加的抑制器從而縮小了珍貴的面板空間。這種新的國際標準使得工程師容易選擇電源，因為浪涌保護的標準化級別早已建立。

壓力變送器的電源設(shè)計的過載和短路保護

任何電源都具備的重要特性是提供公布的連續(xù)滿負載能力。更重要的是電源具備某些內(nèi)置的誤差余量或是計算（考慮）過載情況的容錯。一臺好的電源是最低能提供5％的過載保護，較理想的情況是提供出10％的過載保護。

所謂過載情況是指由電源里取出過量的電流，規(guī)劃選型工程師具有兩種選擇。第一種選擇是，當電源經(jīng)受到過載情況時，電源設(shè)備啟動暫停電路（hiccupcircuit）。利用這種設(shè)計，電源設(shè)備可暫停工作，經(jīng)過暫停之后電源力圖再度重新啟動持續(xù)工作。當過載情況消失，則電源重新啟動成功，并又開始正常工作。這種設(shè)計適用于低電流設(shè)備。

短路保護功能是電源設(shè)備的另一安全性能，這一特性不容忽視。雖說主要目的是安全，但最大優(yōu)點是那時電源有自動復(fù)位特性。這個特性所提供的保護時間可持續(xù)到已經(jīng)查到短路故障。

壓力變送器的電源設(shè)計的經(jīng)濟性和尺寸

電源的經(jīng)濟性和幾何尺寸是相關(guān)的。對于最終用戶有幸的是電源的經(jīng)濟性和幾何尺寸兩方面都有所改善。一些較新的電源產(chǎn)品提供出上述的十足性能，與以往相比，它能以較低的成本獲得比舊的低效率設(shè)計產(chǎn)品包封尺寸低50％。

在經(jīng)濟性和幾何尺寸兩種特性中，常常是更看中幾何尺寸特性。因為在以往積累了大量幾何尺寸的技巧，例如利用更小的元件和有效板尺寸。現(xiàn)在，有些最有效的設(shè)計把散熱器結(jié)合到電源外殼裝配空間里，因此有效地削減了外加散熱器和塑料外殼的空間和成本。

壓力變送器的電源設(shè)計要便于使用

對于電源設(shè)備還有一項附加的共同要求是容易裝配的端接。如今很多電源產(chǎn)品提供形形色色的設(shè)計特性，諸如最大的裝配靈活性和最低的最終安裝和連接成本。為滿足全球范圍的應(yīng)用，電源流行的性能包括：靈敏且安全的裝配雙列導軌托架（DIN-rail-mountingbracket）、微小外殼設(shè)計和通用寬度的輸入電壓范圍。電源設(shè)備的其他性能包括如下：前面板裝配輸入和輸出連接，可插入的觸摸可靠的端接部件，易于裝配/替換輸入熔絲和輸出電壓調(diào)整。

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